建设一个更好的电池，大的和小的

罗切斯特大学的一名研究人员正在帮助开发下一代电池，将足够小，以适应服装和其他人将足够大，以动力电动汽车。

如果Wyatt Tenhaeff和他的同事成功，微型电池会扩大个人的健身追踪器的使用，植入式医疗设备，有源RFID标签来追踪宠物和对象，并连接到互联网的其他小型设备。

和一辆汽车的锂电池将不再携带着火的风险。

Tenhaeff，一个化学工程副教授，他的专业是应用在聚合物电解质的两个项目–打两个不同的角色在工程中的两个非常不同的尺度。作为主要研究者，他已经从美国国家科学基金会看看化学气相沉积过程中，他开发了能克服三维微型电池的最大挑战获得了306000美元的拨款。他是来自其他五个机构和公司以350万美元取得授予开发陶瓷电解质用于固态锂金属电池电动汽车可扩展的制造工艺的研究人员合作。

较小的传感器需要较小的电池

当传感器变得越来越小，所面临的挑战是按比例缩小他们所需要的电池。“微机电系统的进一步小型化的真正的限制（微机电设备）和微传感器的电源，”Tenhaeff说。

多年来，研究人员一直在致力于开发更小的薄膜锂离子电池。它们是使用类似于半导体处理的过程，其中的阳极（带正电荷的电极），阴极（带负电荷的电极）和电解质（允许从一个电极到另一个电极的电流的材料）被层叠作为薄层。

挑战是在这样一个小规模产生足够的能量密度。一种方法是把这些薄膜结构的三维平台上，这增加了表面积。“挑战困扰着3D微电池的研究领域，但是，已经足够超薄固体电解质电导率的准备，”Tenhaeff说。超薄是指层的厚度小于100nm。

他认为，问题是，大多数研究都集中在从液体状态合成固体电解质。“这使得它对电解质涂层–特别复杂的厚度及均匀性很难控制，非周期性电极的形貌，”Tenhaeff说。

相反，与美国国家科学基金会授予他最近获得的，他将试图表明，这一过程称为发起的化学气相沉积（CVD）可以解决这个问题。“正给我们更好的控制因为我们是从气相生长的固体聚合物电解质。我们不必担心表面张力的影响，并可以产生高度适形的超薄涂层，这意味着整个表面被均匀地涂布。

这笔赠款将用于资助博士研究生和本科生与开发沉积过程可以产生薄膜组成，最佳平衡的力学性能Tenhaeff，和离子导电性，然后用它来制作，尺寸只有几毫米的三维电池。

除了供电的微型传感器、微型三维电池可能在其他方面是有用的。例如，当织入一个士兵的制服的织物，他们可以提供一个高科技战场工具的电源，在相同的消除需要负担的士兵与一个更麻烦的电池。

一种更安全的车辆用锂电池

Tenhaeff也参与了一个350万美元的项目开发全固态锂金属电池的车辆特征在现在使用的可燃液体电解质的固体电解质陶瓷的地方。

项目，资助ARPA-E，能源机构，促进先进能源技术部是由Jeff Sakamoto、密歇根大学副教授。Tenhaeff曾与Sakamoto合作，而工作在橡树岭国家实验室工作的科学家加入罗切斯特大学之前。

Tenhaeff的导师Nancy Dudney，在橡树岭，在固态锂电池设计的领先专家，也是合作这个项目，并在福特汽车公司和美国陆军研究实验室的研究人员。

该团队正在使用一种高导电性的形式的锂-锂石榴石的电解质。这是挑战的一部分，Tenhaeff说。高温，1100至1200°C，需要产生正确的结晶结构石榴石。因此，该项目的目标是开发制造的材料的过程，然后将其与其他电池组件的方式，将使大规模制造可行。

Tenhaeff获得275000美元的份额的资金开发聚合物电解质被集成到设计。“聚合物在较低的温度下更容易处理，”Tenhaeff说。“通过整合聚合物电解质和陶瓷电解质，我们可以得出一个结构，我们可以很容易地制造。”

Tenhaeff将利用部分资金支持的博士生项目工作。